固定污染源废气低浓度颗粒物测定方法重量法

ICSDB37山东省环境保护标准DB/DDD-2014固定污染源废气低浓度颗粒物的测定重量法Determination of Mass Concentration of Particulate Matter (Dust) at LowConcentration Emitted from Stationary Sources-Manual Gravimetric Method(征求意见稿)201 -口 - 发布201-口 - 实施山东省环境保护厅发布山东省质量技术监督局 发布目次前言II1 适用范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 14 方法原理 25 采样的基本要求 26 采样装置和仪器 37 排气参数的测定 48 排气流速流量的测定59 排气中颗粒物的测定510 结果计算与表示 711 质量保证质和量控制812 注意事项 8附录A （规范性附录）采样平台要求8附录B （规范性附录）确定等速率11为贯彻中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国大气污染防治法，实施大气固 定污染源排放低浓度颗粒物的监测，制定本标准。本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准规定了固定污染源排气中测定低浓度颗粒物的手工重量法。本标准扩展了 GB/T 16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法 适用于固定污染源排气中低浓度颗粒物的测定。本标准的附录A和B为规范性附录。本标准由山东省环境保护厅提出并负责解释。本标准由山东省环保标准化技术委员会归口。本标准起草单位：山东省环境监测中心站、青岛崂山应用技术研究所、武汉市天虹仪表 有限责任公司、山东国舜建设集团有限公司。本标准起草人：潘光、李恒庆、宋毅倩、谷树茂、潘齐、丁君、徐标固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定-重量法1 适用范围本标准规定了测定固定污染源排气中浓度低于50mg/m3颗粒物的手工重量法。 本标准适用于测定锅炉、工业窑炉及其它固定污染源排气中浓度低于50mg/m3的颗粒物。 本方法颗粒物的检出限为lmg/m3。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件 GB/T l6l57固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法HJ/T 48烟尘采样器技术条件HJ/T76固定污染源烟气排放连续监测系统技术要求及检测方法3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1 颗粒物 颗粒物是指燃料和其他物质在燃烧、合成、分解以及各种物料在机械处理中产生的悬浮 于排放气体中的固体和液体颗粒状物质。3.2 标准状态下的干排气在温度为273K,压力为101 325Pa条件下不含水分的排气。3.3 颗粒物浓度在标准状态下干排气中以质量浓度（mg/m3）表示的颗粒物浓度。3.4 低浓度颗粒物浓度低于 50mg/m3 的颗粒物。3.5 排放限值 国家和/或地方大气污染物排放标准中规定的颗粒物的最高允许排放浓度值。3.6 烟道内过滤 在烟道内由紧靠采样嘴下游滤膜托架（温度等于排气温度或加热）上的滤膜收集颗粒物 的方法。3.7 等速采样 采样嘴平面正对排气气流,使进入采样嘴的气流速度与测定点排气相等的速度采样（图 1）。3.8 采样平面 采样点处,正交于烟道中心线的平面,以圆形烟道为例（图2）。3.9 测量系列 在基本相同的工况、污染物治理设施保持稳定运行的条件下,于同一采样平面内进行的 一系列测量。图 1 烟道内等速采样( v n= v s )ns1.采样线；2.采样平面；3.采样孔；4.气体流动方向；5.烟道上端。图 2 圆形烟道采样平面示意图3.10 全程空白 除测试期间采样嘴背对气流不采集气体外，其余以与采集样品气体相同的方法获得样品 的总空白值。全程空白值除以测量系列的平均采样体积来确定整个测试过程的颗粒物的检出限(mg/m3) 的估计值。全程空白包括滤膜上和滤膜上游所有部件上沉积的颗粒物。3.11 大体积采样用较大直径(8mm )的采样嘴，以30L/min50 L/min的流量采样，并维持等速采样条件。3.12 整体称重 将滤膜、滤膜上游部件和滤膜托架作为一个整体进行称重的方式。3.13 分体称重 将滤膜(或带有滤膜托架的滤膜)和滤膜上游部件的沉积物分别进行称重的方式。4 方法原理按等速采样的原理，从烟道抽取一定体积的含颗粒物气体（图3），通过采样头中已知重 量的滤膜，气体中的颗粒物被滤膜捕集，根据滤膜在采样前后的重量差、以及滤膜上游沉积 的颗粒物量和采气体积，计算颗粒物排放浓度。698110.u32、也 12 131采样嘴；2滤膜托架；3.S型皮托管；4温度探头；乞温度测量;6静压测量8.支撑管（烟道内装置）； 9.冷却和干燥系统； 10.抽气单元和气体计量装置； 11.关闭阀；12.调节阀； 13.泵； 14.流量计； 15.气体积流量计； 16.温度测量； 17.气压计。图3 采样系统示意图5 采样的基本要求5.1 采样工况 同 GB/T16157 第 4.1 条。5.2 采样位置和采样点5.2.1 采样位置 同 GB/T16157 第 4.2.1 条。5.2.2 采样孔除在选定的测定位置上开设采样孔的内径不小于125mm外，其余同GB/T16157-1996第4.2.2 条。5.2.3 采样平台 见附录 A。5.2.4 采样点位置和数目同 GB/T16157 第 4.2.2 条。6 采样装置和仪器6.1 测定排气参数中温度、水分含量、流速（含压力）、氧气同HJ/T48第4条，氧气测定仪同HJ/T76第5.8.2条。6.2 颗粒物采样器除颗粒物过滤器由滤筒改为滤膜，托架为滤膜托架外其余同HJ/T48第5条。6.2.1 滤膜a. 材质：纤维素（75oC，承载颗粒物量低）、聚四氟乙烯（230oC，机械强度差，在烘箱 处理时120*否则发生卷曲，静电影响称重）、不含有机粘合剂的玻璃纤维500oC，与酸性 化合物，如SO3反应）和石英纤维（700oC，热稳定，抗腐蚀，机械强度差，可发生纤维脱 落）；b.规格：/47mm 或 /50mm；c.捕集颗粒物效率：在30L/min50L/min的流量下，对平均粒径0.3ym和0.6ym的粒子 （如气溶胶）的捕集效率不低于99.5%和 99.9%。捕集颗粒物效率由滤膜供应者提供。6.2.2 滤膜托架滤膜托架（图4）由支撑滤膜的网托和密封圈组成。选用的材料应保证不同烟气条件（温 度、湿度和酸碱性等）下不会对测定结果产生影响。1.前弯管；2.滤膜；3.网托；4.密封圈。 图 4 滤膜托架示意图6.3 分析设备6.3.1 称量皿。玻璃或陶瓷称量皿，质量应小于天平的量程。6.3.2烘箱。设定温度点温度波动控制在5C。6.3.3 干燥器。玻璃干燥器，内装干燥剂，如硅胶，氯化钙等。6.3.4 通风橱。蒸发丙酮淋洗液用。6.3.5分析天平。分辨率为0.1mg或0.01mg，量程应与称重物质量相符。6.3.6烧杯。25mL （玻璃）和150mL （聚乙烯）或等效材质。6.3.7温度计。测量天平室环境温度。精度1oC。6.3.8 湿度计。测量天平室环境相对湿度。6.3.9 气压计。测量大气压力，最小分度值： 1hPa。6.3.10 秒表。分度值应不大于 0.1s。6.3.11 镊子。6.4 样品回收6.4.1 毛刷。清洁采样嘴用，大小及形状适当，以便清刷采样嘴。6.4.2 洗瓶。聚四氟乙烯洗瓶或聚乙烯洗瓶，聚乙烯洗瓶中丙酮存放时间不得超过一个月。6.4.3存储容器。存储丙酮淋洗液的硼硅材质玻璃瓶，容积500mL或1000mL。瓶盖使用聚四 氟乙烯或其它等效材料。建议用小口径玻璃瓶。6.4.4 密封帽。淋洗液清洗前弯管和采样嘴时，用于密封采样嘴，材质聚乙烯。6.4.5 去离子水和丙酮（分析纯）。7 排气参数的测定7.1 排气温度的测定同 GB/T16157 第 5.1 条。7.2 排气中水分的测定同 GB/T16157 第 5.2 条。7.3排气中02的测定同 GB/T16157 第 5.3 条。7.4 排气中压力的测定同 GB/T16157 第 5.4 条。8. 排气流速流量的测定同 GB/T16157 第 7 条。9 排气中颗粒物的测定9.1 采样位置和采样点按第 5.2条确定。9.2 测定方法概要选取符合HJ/T48标准技术条件的烟尘采样器进行采样，采样按第4条的原理，控制等速 率在 92%108%之间，获得颗粒物的浓度。9.3 称重方法 根据颗粒物采样器的种类，称重带有或没有带上游部件的滤膜（简称称量部件），即整体称重或分体称重；淋洗液需要蒸发并根据使用的方法，在同一个容器称重或转移到较小的容 器中称重。9.3.1 滤膜或称量部件的调节，同9.4 条。9.3.2 称重采样前和采样后用同一台天平称量。每次称量前：a. 校准天平。检查分析天平的基准水平并根据需要进行调节。必须在采样前和/或采样后称 重时校准分析天平；b. 控制部件。通过称量控制部件进行额外的检查,这些控制部件与测量中使用的部件一样, 在控制相同温度和湿度的条件下预处理并保持无污染；c. 环境条件。记录天平室内环境条件情况。d. 静电电荷。天平室环境的相对湿度低于50%时，称量部件上可能的静电电荷需要用金属 板或离子枪放电/中和。e. 称量时间。应当在称量部件从干燥器中取出后3min内完成。3次读数分别在时间间隔为 lmin, 2min和3min时读取。如果发现重量明显增加，应把称量部件放回干燥器。然后重复称 量，直至恒重。C.平衡温度。称量部件和环境之间的小温差可能会干扰称重，其应尽可能平衡到环境温度。9.4 采样前准备在烟尘采样器运至测试地点前，清洁、准备和检查烟尘采样器。如果没有拆除并彻底清 洁处理之前，不能重复使用用于采集高浓度颗粒物的烟尘采样器的任何部件。每次测试时应当准备好滤膜和与称量有关的部件。这包括测试全程空白的部件和备用部 件（如：滤膜，滤膜托架，采样嘴等），以便应对生产工艺过程和治理设施的故障等。将称量部件在105oC110OC的条件下至少烘干lh,取出称量部件在干燥器中冷却至少2h 至室温，然后称重直到恒重，即前后两次称重变化不超过0.4mg，记录结果准确至O.lmg （万 分之一天平）或O.Olmg （十万分之一天平）。保护好所有已称量的部件，防止在运输和贮存期间受污染。其余同GB/T16157第8.3.4条。9.5 采样步骤按选择的不同的等速采样方法，除预先平衡或加热采样系统中有关部件到选择的温度， 如排气温度或105oC的温度，滤膜的毛面朝上放置，每个样品采样时间至少30min和颗粒物 采集量至少为3mg，或全程空白（正值）的5 倍,空白值不超过排放限值（10mg/m3）的10% 或空白值不超过排放限值（5mg/m3）的20%；以二者中较小的值为准。以及当排气中颗粒物浓度低于5mg/m3时，应延长采样时间或在规定的时间内使用大采样 体积技术获得足够量的颗粒物外;其余同GB/T16157-1996第8.3.5 条, 8.4.4 条, 8.5.3条和8.6.3 条。采样完毕后，把称量部件放置在无静电的、清洁的密闭容器中带回实验室。9.6 样品分析9.6.1 整体称重用丙酮擦拭滤膜上游部件的外表面至肉眼观察不到有颗粒物，在105oC110oC烘箱中烘干 称量部件至少1h。然后按第9.4条所述，把部件平衡至环境温度并称量至恒重。9.6.2 分体称重采样结束后，将滤膜（或带有滤膜托架的滤膜）和滤膜上游部件分离。a. 将滤膜（或带有滤膜托架的滤膜）在105oC110oC烘箱中烘干至少1h，然后按第9.4条所 述，把滤膜（或带有滤膜托架的滤膜）平衡至环境温度并称量至恒重。b. 用10ml水小心地淋洗滤膜上游部件内表面，淋洗水储存到容器中，重复前述方法用10ml 水再次淋洗，淋洗液并入同一容器。然后再用10m l丙酮淋洗，淋洗液储存到另一个容器。注 意淋洗过程中不要有外面的东西掉进容器里。小心转移淋洗水到入已称重的25mL烧杯（为防 止盛淋洗液的烧杯倾倒可将其套放在清洁的、容积更大的容器内）中并加热至蒸干，冷却后 将淋洗的丙酮溶液转移至此烧杯，在环境温度和压力下蒸干。放入干燥器中干燥24小时，并 称量至恒重。9.6.3 滤膜上游部件清理选用整体称重时，称量完毕后同9.6.2淋洗滤膜上游部件的内表面；选用分体称重时，淋 洗完滤膜上游部件内表面后，用丙酮擦拭滤膜上游部件的外表面至肉眼观察不到有颗粒物。 贮存好清理干净的滤膜上游部件，以备下次测试使用。注意：上述有关丙酮的操作均要求在通风橱中进行。测试者可选在高于环境温度（如 50oC）下对丙酮进行蒸发。在这种情况下，其温度必须低于丙酮的沸点（5648oC）,同时还 要防止“爆沸”，必须严密监控这一蒸发过程，并不时搅拌烧杯中内的溶物使之保持均匀平衡 的温度。要格外小心，丙酮是一种高度易燃物质，而且其闪点甚低。9.6.4 试剂空白和全程空白a. 试剂空白。在每个测量系列后或至少一天一次，用相同体积的淋洗液（丙酮），以处理 采样后收集淋洗液的相同方法至少获得一个可用于修正测量结果的试剂空白；或根据第11条 7，由使用同批淋洗液（丙酮）的体积估算干残渣的质量用于修正测量结果的试剂空白。带滤 膜上游部件一起称重的方法免除试剂空白的制备。b. 全程空白。在每个测量系列后或至少一天一次，按9.5描述的采样方法但不启动抽气泵， 制备一个全程空白样品。这将提供与操作人员进行接近零颗粒物浓度的整个测量过程相关的 测量结果的偏差评估，即，在采样现场处理，运输，贮存，在实验室处理和称重过程中滤膜 和淋洗液的污染。应当单独报告全程空白值。不得从测量颗粒物结果中扣除全程空白值。10.结果计算与表示10.1 等速采样流量由烟尘采样器及有关仪器根据事先测得的排气静压、水分含量和当时测得的测点动压、 温度等参数，结合选用的采样嘴直径，由微电脑计算出颗粒物等速采样流量并自动调节采样 流量至等速采样的流量在各测点进行采样（自动跟踪皮托管平行测速采样法）。等速采样的流 量按式（1）计算：1)式中：Q等速采样流量，即流量传感器的读数，L/min；rd采样嘴直径，mm；v测点排气流速，m/s；sB大气压力，Pa；SP排气静压，Pa；Sts 排气温度， oC；SMsd干排气分子量，kg/kmol；t流量传感器前温度，oC；rP流量传感器前压力，Pa；rX 排气含湿量， %。sw当干排气成分和空气近似时，等速采样流量按式（2）计算2）注：公式（1）、（2）只适用于转子流量计。10.2 颗粒物浓度颗粒物浓度按式（3）计算：p.XlO6（3）式中：,颗粒物浓度，mg/m3；m颗粒物质量，g；V d标准状态下干排气的采样体积，L。nd11 质量保证和质量控制1）性能指标。烟尘采样器和相关仪表应按照国家的规定定期送检，性能技术指标符合相关 标准的要求，并在有效期内。2）检查泄漏。每当测试，检查采样系统的泄漏，泄漏率控制在技术指标要求范围内。3）等速率。保持采样期间，采样的平均等速率的变化在8%8%之间。4）排气流速。皮托管压差5Pa （使用风速计时可在V5Pa下进行采样）。5）称量部件在干燥器中平衡时间。至少2h。6）采样前、后称量部件调节。在105*110oC的烘箱内至少烘干lh。7）丙酮溶剂空白。每批丙酮溶剂，取100mL按9.6.4条处理测定试剂空白，干残渣应小于 10mg/L。8）试剂空白和全程空白。测试频率按9.6.5条执行。9）全程空白值。符合第9.5条的指标。10）分析天平。实验室应配备0.1mg和0.01mg的分析天平，以满足称量的需要。11）恒重。同一称量部件前后称量误差控制在0.4mg内。12）由于称量容器及称量部件的质量和体积，与采样嘴和前弯管内的沉积物及滤膜上采集 的颗粒物比较相当的大，大气压力的变化可能影响称量结果。因此，在每个测量系列中应当 称量至少3个尺寸相同的空的称量容器或称量部件，其中必须有2个容器或部件的称量数据有 效，质量的任何变化可用于修正。12 注意事项1）标识。称重前对称量部件或盛称量部件的容器进行编号，每一个称重部件标识必须保持 唯一性和可追溯性。称重时要尽量缩短操作时间并消除静电的影响。2）清洁天平室。使用一次性沾有防静电溶液的湿巾擦拭天平附近表层；每次称重前，清洁 使用的标准砝码和夹持滤膜的镊子，并保持干燥。3）手套。采样前后，处理（放置、安装、取出、标记、转移）和称重称量容器和称量部件 时应戴无粉末、抗静电、无硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐的一次性手套。4）测试工况。应在工厂设施正常运行工况、达到设计规模和规定出力或有关大气污染物排 放标准规定的条件下测试颗粒物浓度和排气参数。5）防止污染。为防止在制备全程空白过程中空气（烟道为负压）或排气（烟道为正压）进 入采样系统，必须切断采样管与采样器主机的连接。6）滤膜托架加热。当排气中含有水滴；水气接近饱和或饱和（如湿法净化排气温度60oC）； 测试时烟尘采样器滤膜托架加热温度至105oCo7）排气中低颗粒物浓度。通过以下技术达到规定的称量颗粒物样品的准确度：严格按照称 量的要求进行称量；延长典型的采样时间；在典型的采样时间内采用大体积的采样方法。8）颗粒物测定结果判断。属于下列情况之一颗粒物测定结果无效：采样系统泄漏；低于 lmg/m3；采样期间，采样的平均等速率的变化超过等速率范围。颗粒物测定结果大于50mg/m3, 如果符合本方法的其它要求，结果有效。9）有效数据个数。每次采样至少采集3个颗粒物样品，其中必须有2个样品的颗粒物测定 结果为有效数据，取平均值为所监测的固定污染源排气中颗粒物的浓度值；或按有关标准规 定的颗粒物样品数进行采集和计算确定。附录 A（规范性附录）采样平台要求从安全角度考虑，颗粒物采样场地应具备永久性采样平台和爬梯。采样平台和爬梯满足 如下要求：A.1 采样平台a. 为保障监测人员安全及方便操作，保障监测工作顺利进行，涉及高处作业的采样孔或采 样位置应配套建设采样平台。b. 平台面积应不小于1.5m2，并设有高1.1m以上的护栏，采样孔距平台面约为1.21.3m。 采样平台应在监测点的正下方，平台地板采用不小于4mm厚的花纹钢或经防滑处理的钢板铺 装，均匀分布活载荷应不小于3kN/m2，安装不低于100mm的踢脚板，防护栏杆应能承受水平 方向和垂直向下方向不小于890N集中载荷和不小于700N/m均布载荷，防护栏杆结构要求及 扶手、中间栏杆、立柱、踢脚板等材料的要求参照GB4053-2009中有关标准。c. 若采样位置或断面有多个采样孔，应适当延长采样平台的长度，每增加一个采样孔，至 少延长1m。采样平台的宽度（平台外侧到烟道壁或排气筒外壁的距离）应至少为直径或当量 直径的1/4，确保监测人员有足够的工作面积。d. 采样平台附近有可能造成人体机械伤害、灼烫、腐蚀、触电等致伤的危险源时，应在平 台相应位置设置防护罩或防护屏，并设接地装置，防止雷雨天气发生雷击。e. 采样平台应设置永久性220V低压配电箱，内设漏电保护器，至少具备2个16A插座和2 个10A插座，为监测设备提供电力。A.2 爬梯a. 当采样平台距地面高度不超过2m时，可使用固定式钢直梯到达采样平台，固定式钢直 梯建设应符合GB4053-2009中有关标准。b. 当采样平台距地面高度超过2米时，因携带监测设备需要，应设计并建设安全、方便地 抵达采样平台的方式，基准面与采样平台之间必须建设固定式钢制斜梯、 Z 字梯或旋转梯。爬 梯与水平面的倾角不大于45，爬梯防护护栏高度不低于1.2m，爬梯无障碍宽度不小于750mm， 其他建设参数参照 GB4053-2009 中有关标准。附录 B（规范性附录）确定等速率为了执行等速采样，必须计算需要的采样流量，以保证进入采样嘴气体的流速与采样点排气的流速相等。考虑在采样点烟道中气体的流速和采样嘴的有效直径。采样流量=采样嘴的面积X气体进入采样嘴的流速。B.1 比较进入采样嘴气体的流速与在采样点排气的流速确定等速率：等速率（）=进入采样嘴气体的流速/采样点排气的流速X100%B.2 比较在采样期间实际的采样流量和需要的采样流量确定等速率：等速率（）=实际采样流量/需要的采样流量X100%本标准适合于低质量浓度的颗粒物测定，规定在采样点采样期间如果实际等速率的平均值的误差超过8%8%，测量结果无效。